3.1.1 – Neurônios e Células Gliais
Para compreendermos melhor as funções de coordenação e regulação exercidas pelo sistema nervoso, precisamos primeiro conhecer a estrutura básica de um neurônio e como a mensagem nervosa é transmitida.
Um neurônio é uma célula composta de um corpo celular (onde está o núcleo, o citoplasma e o citoesqueleto), e de finos prolongamentos celulares denominados neuritos, que podem ser subdivididos em dendritos e axônios, como representado na figura 3.1.
Os dendritos são prolongamentos geralmente muito ramificados e que atuam como receptores de estímulos, funcionando, portanto, como "antenas" para o neurônio.
Os axônios são prolongamentos longos que atuam como condutores dos impulsos nervosos. Os axônios podem se ramificar e essas ramificações são chamadas de colaterais. Todos os axônios têm um início (cone de implantação), um meio (o axônio propriamente dito) e um fim (terminal axonal ou botão terminal). O terminal axonal é o local onde o axônio entra em contato com outros neurônios e/ou outras células e passa a informação (impulso nervoso) para eles. A região de passagem do impulso nervoso de um neurônio para a célula adjacente chama-se sinapse. Às vezes os axônios têm muitas ramificações em suas regiões terminais e cada ramificação forma uma sinapse com outros dendritos ou corpos celulares. Estas ramificações são chamadas coletivamente de arborização terminal [163].
O axônio está envolvido por um dos tipos celulares seguintes: célula de Schwann (encontrada apenas no SNP) ou oligodendrócito (encontrado apenas no SNC) Em muitos axônios, esses tipos celulares determinam a formação da bainha de mielina - invólucro principalmente lipídico (também possui como constituinte a chamada proteína básica da mielina) que atua como isolante térmico e facilita a transmissão do impulso nervoso. Em axônios mielinizados existem regiões de descontinuidade da bainha de mielina, que acarretam a existência de uma constrição (estrangulamento) denominada nódulo de Ranvier. No caso dos axônios mielinizados envolvidos pelas células de Schwann, a parte celular da bainha de mielina, onde estão o citoplasma e o núcleo desta célula, constitui o chamado neurilema [163].
3.1.1.2 – Tipos de Neurônios
De acordo com as funções na condução dos impulsos, os neurônios podem ser classificados em:
1. neurônios receptores ou sensitivos (aferentes): são os que recebem estímulos sensoriais e conduzem o impulso nervoso ao sistema nervoso central;
2. neurônios motores ou efetuadores (eferentes): transmitem os impulsos motores (respostas ao estímulo);
3. neurônios associativos ou interneurônios: estabelecem ligações entre os neurônios receptores e os neurônios motores. [163]
3.1.1.3 - Células da Glia
As células da neuroglia cumprem a funções de sustentar, proteger, isolar e nutrir os neurônios. Há diversos tipos celulares, distintos quanto à morfologia, a origem embrionária e às funções que exercem. Distinguem-se, entre elas, os astrócitos, oligodendrocitos e microglia. Têm formas estreladas e prolongações que envolvem as diferentes estruturas do tecido.
Os astrócitos são as maiores células da neuroglia e estão associados à sustentação e à nutrição dos neurônios. Preenchem os espaços entre os neurônios, regulam a concentração de diversas substâncias com potencial para interferir nas funções neuronais normais (como, por exemplo, as concentrações extracelulares de potássio), regulam os neurotransmissores (restringem a difusão de neurotransmissores liberados e possuem proteínas especiais em suas membranas que removem neurotransmissores da fenda sináptica). Estudos recentes também sugerem que podem
Os oligodendrócitos são encontrados apenas no SNC. Devem exercer papéis importantes na manutenção dos neurônios, uma vez que, sem eles, os neurônios não sobrevivem em meio de cultura. No SNC, são as células responsáveis pela formação da bainha de mielina. Um único oligodendrócito contribui para a formação de mielina de vários neurônios.
A micróglia é constituída por células fagocitárias, análogas aos macrófagos e que participam da defesa do sistema nervoso.
3.1.2 – A Estrutura do Sistema Nervoso
3.1.2.1 – As Funções e Divisões do Sistema Nervoso
O sistema nervoso capacita o organismo a perceber as variações do meio (interno e externo), a difundir as modificações que essas variações produzem e a executar as respostas adequadas para que seja mantido o equilíbrio interno do corpo (homeostase). São os sistemas envolvidos na coordenação e regulação das funções corporais.
No sistema nervoso diferenciam-se duas linhagens celulares: os neurônios e as células da glia (ou da neuróglia). Os neurônios são as células responsáveis pela recepção e transmissão dos estímulos do meio (interno e externo), possibilitando ao organismo a execução de respostas adequadas para a manutenção da homeostase. Para exercerem tais funções, contam com duas propriedades fundamentais: a irritabilidade (também denominada excitabilidade ou responsividade) e a condutibilidade.
Irritabilidade é a capacidade que permite a uma célula responder a estímulos, sejam eles internos ou externos. Portanto, irritabilidade não é uma resposta, mas a propriedade que torna a célula apta a responder. Essa propriedade é inerente aos vários tipos celulares
do organismo. No entanto, as respostas emitidas pelos tipos celulares distintos também diferem umas das outras. A resposta emitida pelos neurônios assemelha-se a uma corrente elétrica transmitida ao longo de um fio condutor: uma vez excitados pelos estímulos, os neurônios transmitem essa onda de excitação - chamada de impulso nervoso - por toda a sua extensão em grande velocidade e em um curto espaço de tempo. Esse fenômeno deve-se à propriedade de condutibilidade [164].
O SNC recebe, analisa e integra informações. É o lugar onde ocorre a tomada de decisões e o envio de ordens. O SNP carrega informações dos órgãos sensoriais para o sistema nervoso central e o do sistema nervoso central para os órgãos efetores (músculos e glândulas)
3.1.2.2 – A formação do Sistema Nervoso Central
O sistema nervoso origina-se da ectoderme embrionária e se localiza na região dorsal. Durante o desenvolvimento embrionário, a ectoderme sofre uma invaginação, dando origem à goteira neural, que se fecha, formando o tubo neural. Este possui uma cavidade interna cheia de líquido, o canal neural [52,163].
Em sua região anterior, o tubo neural sofre dilatação, dano origem ao encéfalo primitivo. Em sua região posterior, o tubo neural dá origem à medula espinhal. O canal neural persiste nos adultos, correspondendo aos ventrículos cerebrais, no interior do encéfalo, e ao canal do epêndimo, no interior da medula [52,163].
Durante o período embrionário, verifica-se que a partir da vesícula única que constitui o encéfalo primitivo, são formadas três outras vesículas: a primeira,
telencéfalo (hemisférios cerebrais) e diencéfalo (tálamo e hipotálamo); o mesencéfalo não sofre divisão e o rombencéfalo divide-se em metencéfalo (ponte e cerebelo) e miencéfalo (bulbo). As divisões do SNC se definem já na sexta semana de vida fetal [52,163].
3.1.2.3 – A estrutura do Sistema Nervoso Central
O SNC divide-se em encéfalo e medula. O encéfalo corresponde ao telencéfalo (hemisférios cerebrais), diencéfalo (tálamo e hipotálamo), cerebelo, e tronco encefálico, que se divide em : bulbo, situado caudalmente; mesencéfalo, situado cranialmente; e ponte, situada entre ambos. As divisões do encéfalo humano estão representadas na figura 3.2
Figura 3.2 – As divisões do encéfalo humano [163]
No SNC, existem as chamadas substâncias cinzenta e branca. A substância cinzenta é formada pelos corpos dos neurônios e a branca, por seus prolongamentos.
Com a exceção do bulbo e da medula, a substância cinzenta ocorre mais externamente e a substância branca, mais internamente [52,163].
Os órgãos do SNC são protegidos por estruturas esqueléticas (caixa craniana, protegendo o encéfalo; e coluna vertebral, protegendo a medula, também denominada raque) e por membranas denominadas meninges, situadas sob a proteção esquelética:
dura-máter, aracnóide e a pia-máter. Entre as meninges aracnóide e pia-máter há um espaço preenchido por um líquido denominado líquido cefalorraquidiano ou líquor como pode ser observado pela figura 3.3 [52,163,165].
Figura 3.3 – As estruturas esqueléticas e as membranas que envolvem o encéfalo. [165]
3.1.2.3.1 – O Telencéfalo
O encéfalo humano contem cerca de 35 bilhões de neurônios e pesa
laterais e terceiro ventrículo); existe ainda um quarto ventrículo, localizado mais abaixo, ao nível do tronco encefálico. São reservatórios do líquido céfalo-raquidiano, que participam da nutrição, da proteção e da excreção do sistema nervoso [166].
A região superficial do telencéfalo, que acomoda bilhões de corpos celulares de neurônios (substância cinzenta), constitui o córtex cerebral, formado a partir da fusão das partes superficiais telencefálicas e diencefálicas. Em seu desenvolvimento, o córtex ganha diversos sulcos permitindo a compactação do cérebro na calota craniana, que não acompanha o seu crescimento. Em função deste fato, no cérebro adulto, apenas 1/3 de sua superfície fica “exposta”, pois o restante permanece entre os sulcos. A espessura do córtex cerebral varia de 2 a 6 mm. O lado esquerdo e direito do córtex cerebral são ligados por um feixe grosso de fibras nervosas chamado de corpo caloso [166].
Os lobos são as principais divisões físicas do córtex cerebral. O lobo frontal é o responsável pelo planejamento consciente e pelo controle motor. O lobo temporal tem uma função importante no desenvolvimento da memória e da audição, o lobo pariental lida com os sentidos corporal e espacial e o lobo occipital direciona a visão. Na figura 3.4 é possível observar as localizações dos lobos no córtex cerebral [163].
Figura 3.4 – A localização dos lobos no córtex cerebral [163]
O córtex recobre um grande centro medular branco, formado por fibras axonais (substância branca). Em meio a este centro branco (nas profundezas do telencéfalo), há um agrupamento de corpos celulares neuronais que formam os núcleos (gânglios) da base ou núcleos (gânglios) basais – caudato, putamen, globo pálido e núcleo subtalâmico, envolvidos em conjunto, no controle do movimento. Tem sido determinado que os gânglios da base também participam de um grande número de circuitos paralelos, entretanto, em relação a função motora a participação não é tão intensa. Diversos circuitos estão envolvidos em certos aspectos da memória e da função cognitiva.
a) núcleo caudato: controla movimentos intencionais grosseiros do corpo (isso ocorre a nível sub-consciente e consciente) e auxilia no controle global dos movimentos do corpo;
b) Putamen: funciona em conjunto com o núcleo caudato no controle de movimentos intencionais grosseiros. Ambos os núcleos funcionam em associação com o córtex motor, para controlar diversos padrões de movimento;
c) Globo pálido: provavelmente controla a posição das principais partes do corpo, quando uma pessoa inicia um movimento complexo. Isto é, se uma pessoa deseja executar uma função com precisão ela, com uma de suas mãos, deve primeiro colocar seu corpo numa posição apropriada e, então, contrair a musculatura do braço. Acredita-se que essas funções sejam iniciadas, principalmente, pelo globo pálido;
d) Núcleo subtalâmico: e áreas associadas: controlam possivelmente os movimentos da marcha [167].
O córtex cerebral está dividido em mais de quarenta áreas funcionalmente distintas, sendo a maioria pertencente ao chamado neocórtex. Cada uma das áreas do córtex cerebral controla uma atividade especifica e essas regiões estão representadas na figura 3.5 [163].
Figura 3.5 – As atividades específicas de cada região do córtex cerebral [168].
O hipocampo está localizado na base do lobo temporal do córtex cerebral perto de muitas associações nervosas. Seu nome deve à semelhança ao formato de um cavalo-marinho (hipo = cavalo).Uma das razões para o interesse no estudo do hipocampo foi que desde o início da década de 50, ele tem sido reconhecido como tendo um papel fundamental em algumas formas de memória e aprendizado. O grande interesse no entendimento dos mecanismos cerebrais envolvidos na memória e aprendizado ocasionou um aumento nas pesquisas envolvendo o hipocampo nos níveis neuroanatômicos, fisiológicos e comportamentais. Sobretudo, o que é conhecido atualmente sobre a fisiologia e a farmacologia da transmissão sináptica do sistema
distal de células menores. Lorente de Nó, em 1934, dividiu o hipocampo em três regiões (CA1, CA2 e CA3). As regiões CA3 e CA2 equivalem á região de células maiores enquanto que a região CA1, as células menores [166].
O hipocampo, assim como outras partes do sistema límbico, trocam sinais constantemente com todo o córtex cerebral. Tem sido demonstrado que o hipocampo é uma estrutura importante para a consolidação da memória recente. Em contrapartida, o armazenamento da memória de longo prazo está relacionada ao córtex cerebral [166].
3.1.2.3.2 - O Diencéfalo
Todas as mensagens sensoriais, com exceção das provenientes dos receptores do olfato, passam pelo tálamo antes de atingir o córtex cerebral. Esta é uma região de substância cinzenta localizada entre o tronco encefálico e o cérebro. O tálamo atua como estação transmissora de impulsos às regiões apropriadas do cérebro onde eles devem ser processados. O tálamo também está relacionado com alterações no comportamento emocional; que decorre, não só da própria atividade, mas também de conexões com outras estruturas do sistema límbico (que regula as emoções ) [163].
O sistema límbico é um grupo de estruturas que inclui hipotálamo, tálamo, amígdala, hipocampo, os corpos mamilares e o giro do cíngulo. Todas estas áreas são muito importantes para a emoção e reações emocionais e podem ser observadas através da figura 3.6[166].
Figura 3.6 – Regiões do encéfalo [163]
O hipotálamo é constituído por substância cinzenta e é o principal centro integrador das atividades dos órgãos viscerais, sendo um dos principais responsáveis pela homeostase corporal. Ele faz ligação entre o sistema nervoso e o sistema endócrino, atuando na ativação de diversas glândulas endócrinas. É o hipotálamo que controla a temperatura corporal, que regula o apetite e o balanço de água no corpo, o sono e está envolvido na emoção e no comportamento sexual. Tem amplas conexões com as demais do prosencéfalo e com o mesencéfalo. É bem estabelecido que o
(“criação”) do que na expressão (manifestações sintomáticas) dos estados emocionais [167].
3.1.2.3.3 – O Cerebelo
Situado atrás do cérebro está o cerebelo, que é primariamente um centro para o controle dos movimentos iniciados pelo córtex motor (possui extensivas conexões com o cérebro e a medula espinhal). Como o cérebro, também está dividido em dois hemisférios. Porém, ao contrário dos hemisférios cerebrais, o lado esquerdo do cerebelo está relacionado movimentos do lado esquerdo do corpo, enquanto o lado direito, com os movimentos do lado direito do corpo [166]. O cerebelo e seu hemisfério está representado na figura 3.7.
Figura 3.7 – O cerebelo [163]
O cerebelo recebe informações do córtex motor e dos gânglios basais de todos os estímulos enviados aos músculos. A partir das informações do córtex motor sobre os
recebe diretamente do corpo (articulações, músculos, áreas de pressão do corpo, aparelho vestibular e olhos), avalia o movimento realmente executado. Após a comparação entre o desempenho e aquilo que se teve em vista realizar, estímulos corretivos são enviados de volta ao córtex para que o desempenho real seja igual ao pretendido. Dessa forma, o cerebelo relaciona-se com os ajustes dos movimentos, equilíbrio, postura e tônus muscular [166].
3.1.2.3.4 - O Tronco Encefálico
O tronco encefálico interpõe-se entre a medula e o diencéfalo, situando-se ventralmente ao cerebelo. Possui várias estruturas como o bulbo, o mesencéfalo e a ponte. O bulbo recebe informações de vários órgãos do corpo, controlando as funções autônomas (a vida vegetativa): batimento cardíaco, respiração, pressão do sangue, reflexos de salivação, tosse, espirro e o ato de engolir. A Ponte participa de algumas atividades do bulbo, interferindo no controle da respiração, alem de ser um centro de transmissão de impulsos para o cerebelo. Serve ainda de passagem para as fibras nervosas que ligam o cérebro à medula.
Possui três funções gerais;
a) recebe informações sensitivas de estruturas cranianas e controla os músculos da cabeça;
b) contém circuitos nervosos que transmitem informações da medula espinhal até outras regiões encefálicas e, em direção contrária, do encéfalo para a medula espinhal (lado
c) regula a atenção, função esta que é mediada pela formação reticular (agregação mais ou menos difusa de neurônios de tamanhos e tipos diferentes, separados por uma rede de fibras nervosas que ocupa a parte central do tronco encefálico) [163].
Além destas três funções gerais, as várias divisões do tronco encefálico desempenham funções motoras e sensitivas especificas.
3.1.2.4 – Sistema Nervoso Periférico
O sistema nervoso periférico é formado por nervos encarregados de fazer as ligações entre o sistema nervoso central e o corpo. Nervo é a reunião de várias fibras nervosas, que podem ser formadas de axônios e dendritos [53].
Os nervos que levam informações da periferia do corpo para o SNC são os nervos sensoriais, que são formados por prolongamentos de neurônios sensoriais.
Aqueles que transmitem impulsos do SNC para os músculos ou glândulas são os nervos motores. Ainda existem os nervos mistos, formados por axônios de neurônios motores e sensoriais[53].
Quando partem do encéfalo, os nervos são chamados de cranianos; quando partem da medula espinhal denominam-se raquidianos.
Do encéfalo partem doze pares de nervos cranianos. Três deles são exclusivamente sensoriais, cinco são motores e os quatro restantes são mistos. Os nervos e suas funções podem ser visualizados através da figura 3.8.
Tabela 3.1 – As funções dos nervos cranianos
Nervo craniano Função
I - OLFATÓRIO sensitiva Percepção do olfato.
II - ÓPTICO sensitiva Percepção visual.
III - OCULOMOTOR motora Controle da movimentação do globo ocular, da pupila e do cristalino.
IV - TROCLEAR motora Controle da movimentação do globo ocular.
VI - ABDUCENTE motora Controle da movimentação do globo ocular.
XII - HIPOGLOSSO motora Controle dos músculos da faringe, da laringe e da língua.
Figura 3.8 – Os nervos cranianos e suas funções [169]
Com base na sua estrutura e função, o sistema nervoso periférico pode ainda subdividir-se em duas partes: o sistema nervoso somático e o sistema nervoso autônomo.
O SNP somático tem por função reagir a estímulos provenientes do ambiente externo. Ele é constituído por fibras motoras que conduzem impulsos do sistema
nervoso central aos músculos esqueléticos. O corpo celular de uma fibra motora do SNP somático fica localizado dentro do SNC e o axônio vai diretamente do encéfalo ou da medula até o órgão que inerva [163].
O SNP autônomo, como o próprio nome diz, funciona independentemente de nossa vontade e tem por função regular o ambiente interno do corpo, controlando a atividade dos sistemas digestório, cardiovascular, excretor e endócrino. Ele contêm fibras nervosas que conduzem impulsos do SNC aos músculos lisos das vísceras e à musculatura do coração.
O SNP autônomo divide-se em sistema nervoso simpático e sistema nervoso parassimpático.
O SNP autônomo simpático estimula ações que mobilizam energia, permitindo ao organismo responder a situações de estresse. Por exemplo, o sistema simpático é responsável pela aceleração dos batimentos, pelo aumento da pressão arterial, da concentração de açúcar no sangue e pela ativação do metabolismo geral do corpo [163].
Já o SNP autônomo parassimpático estimula principalmente atividades relaxantes, como as reduções do ritmo cardíaco e da pressão arterial, entre outras [163].
O hormônio secretado pelos neurônios do SNP autônomo parassimpático é a acetilcolina, razão pela qual esses neurônios são chamados colinérgicos, enquanto os neurônios do sistema simpático secretam principalmente noradrenalina, razão por que a maioria deles é chamada neurônios adrenergicos. A acetilcolina e a noradrenalina têm a capacidade de excitar alguns órgãos e inibir outros, de maneira antagônica [165].
moléculas orgânicas com pelo menos um átomo de nitrogênio, armazenadas e liberadas em vesículas sinápticas. Sua síntese ocorre no terminal axonal a partir de precursores metabólicos ali presentes. As enzimas envolvidas na síntese de tais neurotransmissores são produzidas no soma (corpo celular do neurônio) e transportadas até o terminal axonal e, neste local, rapidamente dirigem a síntese desses mediadores químicos. Uma vez sintetizados, os neurotransmissores aminoácidos e aminas são levados para as vesículas sinápticas que liberam seus conteúdos por exocitose. Nesse processo, a membrana da vesícula funde-se com a membrana pré-sináptica, permitindo que os conteúdos sejam liberados. A membrana vesicular é posteriormente recuperada por endocitose e a vesícula reciclada é recarregada com neurotransmissores [163].
Os neurotransmissores peptídeos constituem-se de grandes moléculas armazenadas e liberadas em grânulos secretores. A síntese dos neurotransmissores peptídeos ocorre no retículo endoplasmático rugoso do soma. Após serem sintetizados, são clivados no complexo de golgi, transformando-se em neurotransmissores ativos, que são secretados em grânulos secretores e transportados ao terminal axonal para serem liberados na fenda sináptica [163].
Diferentes neurônios no SNC liberam também diferentes neurotransmissores. A transmissão sináptica rápida na maioria das sinapses do SNC é mediada pelos neurotransmissores aminoácidos glutamato, gama-aminobutírico (GABA) e glicina. A amina acetilcolina medeia a transmissão sináptica rápida em todas as junções neuromusculares. As formas mais lentas de transmissão sináptica no SNC e na periferia são mediadas por neurotransmissores das três categorias [163].
O glutamato e a glicina estão entre os 20 aminoácidos que constituem os blocos construtores de proteínas. Consequentemente são abundantes em todas as células do
corpo. Em contraste, o GABA e as aminas são produzidas apenas pelos neurônios que os liberam [163].
O mediador químico adrenalina, alem de servir como neurotransmissor no encéfalo, também é liberado pela glândula adrenal para a circulação sanguínea.
Abaixo são citadas as funções específicas de alguns neurotransmissores.
• Endorfinas e encefalinas: bloqueiam a dor, agindo naturalmente no corpo como analgésicos;
• Dopamina: neurotransmissor inibitório derivado da tirosina. Produz sensações de satisfação e prazer. Os neurônios dopaminergicos podem ser divididos em três subgrupos com diferentes funções. O primeiro grupo regula os movimentos: uma
• Dopamina: neurotransmissor inibitório derivado da tirosina. Produz sensações de satisfação e prazer. Os neurônios dopaminergicos podem ser divididos em três subgrupos com diferentes funções. O primeiro grupo regula os movimentos: uma